基于晶格模型的单向碳纤维复合材料应变率相关偏轴失效研究

《Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures》：Strain-Rate-Dependent Off-Axis Failure of Unidirectional Carbon-Fiber Composites via a Lattice Model

　　摘要提出了一种应变率相关的三角晶格模型，用于描述单向碳纤维复合材料的偏轴失效。在具有解耦基体-纤维损伤的各向异性晶格基础上，将率相关性引入基体主导的键刚度及NU失效准则中，两者均由晶格运动学计算得到的局部应变率驱动。该模型通过与AS4/3501-6在1×10??、1和400 s?1应变率下的偏轴压缩试验进行对比评估。横向模量符合对数率规律，误差在1%以内。采用准则中测得的模量比，预测强度与试验结果的平均偏差为13.5%（排除θ=15°后为8.7%），且随应变率增大而增加。中心力晶格在偏离键取向的角度下会低估强度，且在θ=15°时定量可靠性不足。峰值强度具有网格客观性，而峰值后的能量耗散则不具备。摘要总结：具有率相关刚度和基于局部应变率的NU准则的晶格模型。在跨越六个数量级的应变率范围内，AS4/3501-6的偏轴强度预测误差在13.5%以内。该模型已针对第二种材料和实验室的独立数据进行了验证。峰值强度具有网格客观性，而峰值后的能量耗散则不具备。